dissertação
Remoção de nitrogênio e fósforo de efluentes de suinocultura e abatedouro por meio da precipitação de estruvita
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Os efluentes agroindustriais como os de suinocultura e de abatedouro, são ricos em nutrientes,
cuja remoção por processos biológicos não é eficiente. Assim, os processos físico-químicos
têm sido amplamente estudados para remover o Fósforo (P) e o Nitrogênio (N) em
precipitados de Ortofosfato (P-PO4
3-
) com cal, Alumínio e sais de Ferro. O método que tem se
destacado é o processo de precipitação com geração de cristais de Estruvita
(MgNH4PO4.6H2O), que pode ser uma alternativa para recuperar o Fósforo presente nas águas
residuárias, minimizando os impactos ambientais e permitindo a ciclagem dos nutrientes na
agricultura. O presente trabalho teve por objetivo geral recuperar o Fósforo e o Nitrogênio na
forma do sal Estruvita em dois tipos de efluentes, o de suinocultura e abatedouro, e avaliar a
qualidade dos cristais gerados, com a possível identificação da Estruvita. O efluente de
suinocultura foi coletado em três pontos: após passar pelo tratamento preliminar (efluente pré-
tratado); e após diferentes formas de tratamentos: anaeróbio (efluente tratado 1); e
anaeróbio/aeróbio (efluente tratado 2); sendo que o efluente de abatedouro foi coletado em
dois pontos: após passar pelo tratamento preliminar (efluente pré-tratado); e após o tratamento
em lagoa facultativa (efluente tratado). Inicialmente, o pH das mostras foi ajustado para valor
em torno de 9,5. Foram realizados três ensaios em jartest (400 rpm, aproximadamente 1.285 s-
1
, por 15 min) variando a relação estequiométrica: Mg2+, P-PO4
3-
1:1 (ensaio 1), Mg2+, P-
PO4
3-
1,6:1 (ensaio 2), e Mg2+, P-PO4
3-
e N-NH4
+
1:1:1 (ensaio 3). Após 15 min, desligou-se o
equipamento, e amostras do sobrenadante foram coletadas aos 20, 40, 60, 80, 100 e 120 min.,
para análise de P-PO4
3-
. Os sólidos recuperados na precipitação foram secos em estufa,
peneirados, e analisados quanto a presença de NTK, PT e Mg total. Os sólidos recuperados
dos efluentes pré-tratados (ensaio 3) e dos efluentes tratados, foram analisados em
Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Infravermelho (FTIR). Os
resultados observados evidenciam uma forma eficiente de remoção de Fosfato tanto de
efluentes pré-tratados quanto tratados de suinocultura e de abatedouro. As maiores eficiências
de remoção de P-PO4
3-
após 120 minutos, foram para os efluentes tratados (>90%), no ensaio
3. Os sólidos recuperados apresentaram-se ricos em N e P, e os resultados qualitativos dos
cristais recuperados mostrados nas análises de MEV e FTIR, mostraram-se majoritariamente
Estruvita. Além disso, uma alta similaridade foi observada entre os resultados do presente
trabalho com os resultados da amostra padrão, refletindo a aplicabilidade e eficiência do
experimento para a recuperação de P e N de águas residuárias de suinocultura e de
abatedouro.
Abstract
Agro-industrial effluents such as swine and slaughterhouse are rich in nutrients, whose
removal by biological processes is not efficient. Thus, physicochemical processes have been
widely studied to remove Phosphorus (P) and Nitrogen (N) in orthophosphate precipitates (P-
PO4
3-
) with lime, aluminum and iron salts. The method that has stood out is the precipitation
process with struvite crystal generation (MgNH4PO4.6H2O), which can be an alternative to
recover the Phosphorus present in wastewater, minimizing environmental impacts and
allowing nutrient cycling in agriculture. The present work aimed to recover the Phosphorus
and Nitrogen in the form of struvite salt in two types of effluents, the pig and slaughterhouse,
and to evaluate the quality of the crystals generated, with the possible identification of
struvite. The swine effluent was collected at three points: after the preliminary treatment
(pretreated effluent); and after different forms of treatments: anaerobic (treated effluent 1);
and anaerobic / aerobic (treated effluent 2); and slaughterhouse effluent was collected at two
points: after undergoing preliminary treatment (pretreated effluent); and after treatment in
facultative pond (treated effluent). Initially, the pH of the samples was adjusted to around 9.5.
Three tests were performed in jartest (400 rpm, approximately 1,285 s-1
for 15 min) varying
the stoichiometric ratio: Mg2+
, P-PO4
3-
1: 1 (test 1), Mg2+
, P-PO4
3-
1: 1.6: 1. (test 2), and Mg2+
,
P-PO4
3-
and N-NH4
+
1: 1: 1 (test 3). After 15 min, the equipment was turned off and
supernatant samples were collected at 20, 40, 60, 80, 100 and 120 min for P-PO4
3-
analysis.
The precipitated solids were oven dried, sieved, and analyzed for the presence of NTK, PT
and total Mg. The solids recovered from the pretreated effluents (test 3) and treated effluents
were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Infrared Spectroscopy (FTIR).
The observed results show an efficient way of phosphate removal from both pretreated and
treated swine and slaughterhouse effluents. The highest P-PO4
3-
removal efficiencies after 120
minutes were for treated effluents (> 90%) in test 3. The recovered solids were rich in N and
P, and the qualitative results of the recovered crystals shown in the analyzes. SEM and FTIR
were mostly struvite. In addition, a high similarity was observed between the results of the
present work and the results of the standard sample, reflecting the applicability and efficiency
of the experiment for P and N recovery of swine and slaughterhouse wastewater.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
GUTIERRES, P. G. Remoção de nitrogênio e fósforo de efluentes de suinocultura e abatedouro por meio da precipitação de estruvita. 2019. 73 p. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.